KR20210137968A - 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 케이스의 셀방에 다수의 전극 조립체를 수납하고, 다수의 전극조립체를 전기적으로 연결하여 배터리 팩을 제조하므로, 전극조립체간의 접촉 저항을 최소화할 수 있으며, 제조비용과 부품을 감소시킬 수 있고, 케이스를 플라스틱으로 형성하여 경량화가 가능하며, 플라스틱 내에 금속층이 개재되어 플라스틱 케이스의 강도를 보강하는데 있다.
이를 위해 본 발명은 다수의 전극조립체와, 상기 다수의 전극조립체를 각각 수용하기 위한 다수의 셀방을 구비하는 하부 케이스 및, 상기 다수의 전극조립체가 수용된 상기 하부케이스의 상단 개구를 밀봉하는 상부 케이스를 포함하며, 상기 상부케이스 및 하부케이스는 플라스틱으로 이루어진 내부층과 외부층 사이에 금속층이 개재된 배터리 팩을 개시한다.

Description

배터리 팩{Battery pack}
본 발명은 배터리 팩에 관한 것이다.
일반적으로 다직병렬 구조의 배터리팩은 전극 조립체를 포함한 이차전지를 다수 직병렬 연결함으로써 제작되었다. 즉, 전극 조립체를 이차전지의 캔 내에 밀봉 후, 케이스 내에 복수의 이차전지를 다시 수납 및 전기적으로 연결하여 제작하였다.
그러나 이와 같은 다직병렬 구조의 배터리팩은 개별 전극 조립체를 각각 캔으로 밀봉한 이차전지로 제작 후, 다시 배터리팩 케이스 내에 다수의 이차전지를 수용시킴으로써 제작되므로 케이스 제조비용 및 부품 증가를 초래하였다. 이는 다직병렬 구조의 배터리팩 제조비용의 증가의 문제로 이어지게 된다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 하부 케이스 내의 셀방에 다수의 전극 조립체를 수납하고, 다수의 전극조립체를 전기적으로 연결하여 배터리 팩을 제조하므로, 전극조립체간의 접촉 저항을 최소화할 수 있으며, 제조비용과 부품을 감소시킬 수 있는 배터리 팩을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상부 및 하부 케이스를 플라스틱으로 형성하여 경량화가 가능하며, 플라스틱 내에 금속층이 개재되어 플라스틱 케이스의 강도를 보강할 수 있는 배터리 팩을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 배터리 팩은 다수의 전극조립체; 상기 다수의 전극조립체를 각각 수용하기 위한 다수의 셀방을 구비하는 하부케이스; 상기 하부케이스의 다수의 셀방내에 각각 주입된 전해액; 및 상기 다수의 전극조립체와 상기 전해액이 주입된 상기 하부케이스의 상단 개구를 밀봉하는 상부 플레이트와, 상기 상부 플레이트를 덮고 상기 하부 케이스의 상단에 조립되는 상부케이스를 포함하며, 상기 상부케이스 및 하부케이스는 플라스틱으로 이루어진 내부층과 외부층 사이에 금속층이 개재된 것을 특징으로 하고, 상기 하부케이스의 상단부 상기 금속층은 상기 외부층에 의해 덮이는 것을 특징으로 하며, 상기 전극조립체는 양극탭 및 음극탭이 동일면에 형성되고 상기 다수의 전극조립체는 직렬 또는 병렬로 전기적으로 연결되며, 상기 상부케이스 및 하부케이스의 상기 내부층과 상기 외부층은 서로 다른 플라스틱 재료인 것이 특징이다.
상기 하부 케이스는 다수의 셀방으로 분리하기 위한 다수의 격벽을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 다수의 격벽은 플라스틱인 상기 내부층과 동일한 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 상부 플레이트를 관통하는 상기 다수의 전극 조립체들에서 인접한 전극조립체들의 전극탭들 사이를 각각 전기적으로 연결하는 다수의 연결탭을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 하부케이스는 상부에 외측방향으로 절곡된 단차부와, 상기 단차부로부터 상부방향으로 연장된 연장부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 상부 플레이트는 상기 하부케이스의 상기 단차부의 상면에 안착된 후, 상기 하부 케이스를 밀봉시키는 것을 특징으로 한다.
상기 하부케이스의 상기 연장부는 상기 상부케이스의 하부를 감싸고, 상기 상부 케이스에 결합된 것을 특징으로 한다.
상기 상부 케이스를 관통하여 외부로 노출되며, 상기 다수의 전극조립체와 전기적으로 접속된 전극 단자를 더 포함하며, 상기 전극 단자는 상기 상부 케이스의 금속층과 전기적으로 분리된 것을 특징으로 한다.
상기 하부케이스는 상기 외부층에 구비된 홀에 의해서, 상기 금속층의 일부를 외부로 노출시킬 수 있다.
본 발명에 의한 배터리 팩은 하부 케이스 내의 셀방에 다수의 전극 조립체를 수납하고, 다수의 전극조립체를 전기적으로 연결하여 배터리 팩을 제조하므로, 전극조립체간의 접촉 저항을 최소화할 수 있으며, 제조비용과 부품을 감소시킬 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의한 배터리 팩은 상부 및 하부 케이스를 플라스틱으로 형성하여 경량화가 가능하며, 플라스틱 내에 금속층이 개재되어 플라스틱 케이스의 강도를 보강 수 있게 된다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 사시도, 분해사시도 및 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 사시도 및 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정 하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
도 1a를 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 사시도가 도시되어 있고, 도 1b를 참조하면 도 1의 배터리 팩의 분해사시도가 도시되어 있으며, 도 1c를 참조하면 도 1a의 배터리 팩의 1c-1c를 절단한 단면도가 도시되어 있다.
도 1a 내지 도 1c에서 도시된 바와 같이 배터리 팩(100)는 다수의 전극 조립체(110)와, 다수의 전극 조립체(110)가 수용된 하부 케이스(120), 하부 케이스(120)의 상단 개구를 밀봉하는 상부 플레이트(130), 상기 상부 플레이트(130)의 상면에서 다수의 전극 조립체(110)를 전기적으로 연결하는 다수의 연결탭(140) 및, 상기 하부 케이스(120)와 결합되는 상부 케이스(150) 및, 상부 케이스(150)를 관통하여 외부로 노출된 전극 단자(160)를 포함한다.
상기 전극 조립체(110)는 양극판 및 음극판 사이에 절연체인 세퍼레이터(separator)를 개재한 적층체를, 권취하거나 적층하여 형성될 수 있다. 이와 같은 전극조립체(110)는 양극판 및 음극판과 각각 전기적으로 접속된 양극탭(111)과 음극탭(112)이 일면으로 돌출될 수 있다. 상기 전극 조립체(110)에서 양극탭(111)과 음극탭(112)이 돌출된 면을 상면으로 볼 경우, 장측면이 인접한 전극 조립체(110)의 장측면과 평행하도록 하부 케이스(120)에 배열된다. 이때 인접한 전극 조립체(110)들의 장측면 사이에는 하부 케이스(120)의 격벽(125)이 개재된다. 즉, 다수의 전극 조립체(110)들은 장측면이 격벽(125)을 중심으로 마주보도록 각각 셀방(124)내에 수용된다.
또한 전극 조립체(110)의 양극탭(111) 및 음극탭(112)은 인접한 전극 조립체(110)의 양극탭(111) 및 음극탭(112)과 서로 엇갈리도록 교차 배열되어 전극탭열이 형성된다. 즉, 전극탭열은 극성이 교차되는 전극탭들이 일렬로 늘어서 이루어지는 하나의 라인으로 볼 수 있다. 즉, 전극 조립체(110)가 하부 케이스(120)내에 수용되면, 2개의 전극탭 열이 형성될 수 있다.
상기 양극탭(111)과 음극탭(112)은 별도의 부재 없이 각각 양극판 및 음극판의 전극 무지부를 이용할 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.
상기 다수의 전극조립체(110)는 각각 하부 케이스(120)에 구비된 다수의 셀방(124)내에 수용될 수 있다. 이때 다수의 전극 조립체(110)는 전해액과 함께 다수의 셀방(124)내에 수용될 수 있다.
상기 하부 케이스(120)는 다수의 전극조립체(110)가 수용되기 위한 상단 개구부가 구비된 육면체 형상으로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 하부 케이스(120)는 서로 마주보는 2개의 장측면(121)과, 2개의 장측면(121)의 양끝단 사이를 연결하는 2개의 단측면(122)과, 2개의 장측면(121)과 2개의 단측면(122)의 밑변 사이를 연결하는 하나의 사각의 바닥면(123)으로 이루어질 수 있다. 또한 하부 케이스(120)의 2개의 장측면(121)과, 2개의 단측면(122) 및 바닥면(123)은 일체형으로 이루어질 수 있다.
상기 하부 케이스(120)는 내부층(120a)과 외부층(120b) 사이에 금속층(120c)이 개재될 수 있다. 상기 내부층(120a)과 외부층(120b)은 플라스틱 소재로 이루어질 수 있다. 즉, 하부 케이스(120)의 2개의 장측면(121)과, 2개의 단측면(122) 및 바닥면(123)은 각각 내부층(120a)과 외부층(120b) 사이에 금속층(120c)이 개재된 복합층으로 이루어질 수 있다.
상기 내부층(120a)은 하부 케이스(120)의 내면을 이루는 층이다. 상기 내부층(120a)은 하부 케이스(120)의 내측에 위치하며, 전해액에 대한 내화학성 특성, 스웰링(Sweling)에 반응이 낮은 연성이 우수한 특성 및 절연 특성이 높은 플라스틱 재료를 이용할 수 있다. 상기 내부층(120a)은 폴리프로필렌(PP, Polypropylene), 폴리에틸렌(PE, Polyethylene) 및 이의 등가재료를 이용할 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.
상기 외부층(120b)은 하부 케이스(120)의 외면을 이루는 층이다. 상기 외부층(120b)은 하부 케이스(120)의 외측에 위치하며, 외부 환경에 의한 손상을 방지하기 위해서 내스크래치 및 내마모성 특성이 높은 플라스틱 재료를 이용할 수 있다. 상기 외부층(120b)은 폴리페닐렌 설파이드(PPS, polyphenylene　sulfide), 모디파이드 페닐렌 에테르(modified　phenylene　ether), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리프로필렌(PP, Polypropylene) 및 이의 등가 재료를 이용할 수 있으나 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.
상기 금속층(120c)은 외부층(120b)과 내부층(120a) 사이에 개재된다. 상기 금속층(120c)은 박막 형태로 금속을 증착(CVD, PVD, ALD)하거나, 겔타입으로 스프레이를 통해 형성하거나, 금속 호일이나 시트를 다중 층으로 사출하여 형성할 수 있다. 이와 같은 금속층(120c)은 하부 케이스(120)의 내부층(120a)과 외부층(120b)을 지지하여 강도를 개선할 수 있으며, 수분 및 가스가 이동하는 것을 차단할 수 있다.
상기 하부 케이스(120)는 내부층(120a)과 외부층(120b)이 플라스틱 소재로 이루어짐으로써 경량화 및 형상 자유화가 가능하다. 또한 하부 케이스(120)는 플라스틱 소재의 내부층(120a)과 외부층(120b) 사이에 금속층(120c)을 개재하여 강도를 보강할 수 있다.
상기 하부 케이스(120)는 외부층(120b)을 중심으로 외부층(120b)의 내면에 금속층(120c)을 형성한 후, 금속층(120c)의 내면을 모두 덮도록 내부층(120a)을 형성할 수 있다. 상기 외부층(120b)과 내부층(120a)은 사출 성형 될 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 또한 하부 케이스(120)는 금속층(120c)이 상단으로 노출되지 않으며, 상단부는 외부층(120b)에 의해 덮여질 수 있다.
또한 하부 케이스(120)는 다수의 전극조립체(110)를 각각 수용하기 위한 셀방(124)을 구비한다. 즉, 하부 케이스(120)는 내부 공간을 개별 셀방(124)로 분리하기 위한 다수의 격벽(125)을 구비한다. 상기 격벽(125)은 상기 하부 케이스(120)의 단측면(122)과 평행하도록 다수개 구비될 수 있다. 상기 셀방(124)에는 전극 조립체(110) 및 전해액(미도시)이 수용될 수 있다. 상기 격벽(125)은 내부층(120a)과 동일하게, 전해액에 대한 내화학성 특성 및 절연 특성이 높은 플라스틱 재료로 이루어질 수 있다. 도 1c에서 격벽(125)을 3개로 도시하고 셀방(124)을 4개로 도시 하였으나, 이는 하부 케이스(120) 내에 수용되는 전극 조립체(110)의 개수에 따라 변경가능하며 본 발명에서 격벽(125) 및 셀방(124)의 개수를 한정하는 것은 아니다.
상기 하부 케이스(120)는 상단부에 외측 방향으로 절곡된 단차부(126)와, 상기 단차부(126)의 끝단으로부터 상부 방향으로 연장된 연장부(127)을 더 포함할 수 있다. 즉, 하부 케이스(120)의 2개의 단측면(122)과 2개의 장측면(121)은 상단부가 외부 방향으로 절곡되어 연장된 단차부(126)와 상기 단차부(126)의 끝단으로부터 상부 방향으로 연장된 연장부(127)를 구비한다. 상기 단차부(126)는 상부 플레이트(130)가 안착되는 영역일 수 있다. 또한 상기 연장부(127)는 상부 케이스(150)의 하단부를 감싸는 영역일 수 있다.
상기 상부 플레이트(130)는 대략 판형상으로, 상기 하부 케이스(120)의 상단 개구를 밀봉할 수 있다. 상기 상부 플레이트(130)는 하부 케이스(120)의 단차부(126)에 안착된 후, 실런트(Sealant) 또는 가스켓등에 의해서 하부 케이스(120)에 밀봉 될 수 있다. 즉, 상부 플레이트(130)의 측면(130b)과 하부 케이스(120)의 연장부(127)의 접촉면과, 상부 플레이트(130)의 하면 외주연(130a)과 하부 케이스(120)의 단차부(126)의 접촉면 중 하나 이상이 접착 될 수 있다. 상기 상부 플레이트(130)는 하면이 격벽(125)의 상면과 접촉 및 밀착될 수 있다.
상기 상부 플레이트(130)는 절연재질로, 다수의 전극 조립체(110)의 전극탭(111, 112)과 결합되기 위한 탭홀(131)을 다수개 구비할 수 있다. 즉, 다수의 전극 조립체(110)의 전극탭(111, 112)은 상부 플레이트(130)의 탭홀(131)을 관통하여 상부로 일정길이 돌출될 수 있다. 이때 상부 케이스(150)는 탭홀(131)과 전극탭(111,112) 사이의 밀봉을 위해서 시일 가스켓(132)이 개재될 수 있다. 즉, 시일 가스켓(132)은 외부의 수분이 하부 케이스(120) 내로 유입되거나, 셀방(124)내에 각각 수용된 전해액이 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
상기 연결탭(140)은 상부 플레이트(130)의 상부로 돌출된 전극 조립체(110)의 양극탭(111)과, 동일 전극탭열에 배열된 인접한 전극 조립체(110)의 음극탭(112)을 전기적으로 연결한다. 또한 연결탭(140)은 복수의 전극 조립체(110)의 음극탭(112)과, 동일 전극탭열에 배열된 인접한 전극 조립체(110)의 양극탭(111)을 전기적으로 연결한다. 이와 같은 연결탭(140)은 전극 조립체(110)의 전극탭(111,112)와 접속되는 2개의 탭접속부(141)와, 2개의 탭접속부(141) 사이를 연결하는 연결부(142)를 포함한다. 상기 탭접속부(141)는 전극 조립체(110)의 양극탭(111) 또는 음극탭(112)과 일면이 접촉 및 용접될 수 있다. 상기 연결부(142)는 2개의 탭접속부(141)의 끝단으로부터 절곡되며, 2개의 탭접속부(141)사이를 연결한다. 상기 다수의 연결탭(140)은 다수의 전극 조립체(110)를 각각 직렬로 연결할 수 있다. 또한 전극 조립체(110)의 수납에 따라 연결탭(140)은 다수의 전극 조립체(110)를 병렬로도 연결될 수 있으며, 직병렬로도 연결가능하다. 또한 연결탭(140)은 별도의 연결 구성없이 다수의 전극 조립체(110)를 직접 전기적으로 연결하므로, 개별 전극 조립체(110)의 접촉 저항을 최소화할 수 있다.
상기 상부 케이스(150)는 상기 하부 케이스(120)의 상단 개구를 덮도록 하부 케이스(120)의 상단에 조립 및 밀봉된다. 상기 상부 케이스(150)는 상부 플레이트(130)의 상부로 노출된 전극 조립체(110)의 양극탭(111) 및 음금탭(112)을 외부환경으로부터 보호할 수 있다. 상기 상부 케이스(150)는 하단부가 개방된 육면체 형상으로 이루어질 수 있다. 즉, 상부 케이스(150)는 서로 마주보는 2개의 장측면(151)과, 2개의 장측면(151)의 양끝단 사이를 연결하는 2개의 단측면(152)과, 2개의 장측면(151)과 2개의 단측면(152)의 상변 사이를 연결하는 하나의 사각의 상면(153)으로 이루어질 수 있다. 또한 상부 케이스(150)의 2개의 장측면(151)과, 2개의 단측면(152) 및 상면(153)은 일체형으로 이루어질 수 있다. 상기 상부 케이스(150)의 하단부는 하부 케이스(120)의 연장부(127)내에 삽입되어, 상부 플레이트(130)와 접촉될 수 있다. 또한 상부 케이스(150)의 하단부의 외면은 하부 케이스(120)의 상단부의 내면과 용접, 실런트(Sealant) 또는 가스켓등에 의해서 밀착 및 밀봉될 수 있다.
상기 상부 케이스(150)는 상면(153)에 다수의 전극 조립체(110)중 하나의 양극탭(111)과 전기적으로 접속된 양극 단자(161)와, 다수의 전극 조립체(110)중 하나의 음극탭(112)과 접속된 음극 단자(162)과 결합되기 위한 단자홀(153a)을 두 개 구비할 수 있다. 상기 양극 단자(161)와 음극 단자(162)는 상부 케이스(150)의 단자홀(153a)을 관통하여 상부 케이스(150)의 상부 방향으로 노출 및 돌출 된다. 이때 양극 단자(161)와 상부 케이스(150)사이, 음극 단자(162)와 상부 케이스(150)사이에는 사이의 밀봉을 위해서 가스켓(154)이 개재될 수 있다. 즉, 가스켓(154)은 외부의 수분이 상부 케이스(150) 내로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
상기 상부 케이스(150)는 내부층(150a)과 외부층(150b) 사이에 금속층(150c)이 개재될 수 있다. 상기 내부층(150a)과 외부층(150b)은 플라스틱 소재로 이루어질 수 있다. 즉, 상부 케이스(150)의 2개의 장측면(151)과, 2개의 단측면(152) 및 상면(153)은 각각 내부층(150a)과 외부층(150b) 사이에 금속층(150c)이 개재된 복합층으로 이루어질 수 있다.
상기 내부층(150a)은 상부 케이스(150)의 내면을 이루는 층이다. 상기 내부층(150a)은 상부 케이스(150)의 내측에 위치하며 스웰링(Sweling)에 반응이 낮은 연성이 우수한 특성 및 절연 특성이 높은 플라스틱 재료를 이용할 수 있다. 상기 내부층(150a)은 폴리프로필렌(PP, Polypropylene), 폴리에틸렌(PE, Polyethylene) 및 이의 등가재료를 이용할 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.
상기 외부층(150b)은 상부 케이스(150)의 외면을 이루는 층이다. 상기 외부층(150b)은 상부 케이스(150)의 외측에 위치하며, 외부 환경에 의한 손상을 방지하기 위해서 내스크래치 및 내마모성 특성이 높은 플라스틱 재료를 이용할 수 있다. 상기 외부층(150b)은 폴리페닐렌 설파이드(PPS, polyphenylene　sulfide), 모디파이드 페닐렌 에테르(modified　phenylene　ether), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리프로필렌(PP, Polypropylene) 및 이의 등가 재료를 이용할 수 있으나 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.
상기 금속층(150c)은 외부층(150b)과 내부층(150a) 사이에 개재된다. 상기 금속층(150c)은 박막 형태로 금속을 증착(CVD, PVD, ALD)하거나, 겔타입으로 스프레이를 통해 형성하거나, 금속 호일이나 시트를 다중층으로 사출하여 형성할 수 있다. 이와 같은 금속층(150c)은 상부 케이스(150)의 내부층(150a)과 외부층(150b)을 지지하여 강도를 개선할 수 있으며, 수분 및 가스가 이동하는 것을 차단할 수 있다.
상기 상부 케이스(150)는 내부층(150a)과 외부층(150b)이 플라스틱 소재로 이루어짐으로써 경량화 및 형상 자유화가 가능하다. 또한 상부 케이스(150)는 플라스틱 소재의 내부층(150a)과 외부층(150b) 사이에 금속층(150c)을 개재하여 플라스틱 소재의 내부층(120a)과 외부층(120b)의 강도를 보강할 수 있다.
상기 전극 단자(160)는 다수의 전극 조립체(110)중 하나의 양극탭(111)과 전기적으로 접속된 양극 단자(161)와, 다수의 전극 조립체(110)중 하나의 음극탭(112)과 접속된 음극 단자(162)를 포함한다. 상기 양극 단자(161)는 다수의 전극 조립체(110)중, 일측의 단측면(152)과 인접한 전극 조립체(110)의 양극탭(111)과 전기적으로 접속될 수 있다. 또한 상기 음극 단자(162)는 다수의 전극 조립체(110)중, 타측의 단측면(152)과 인접한 전극 조립체(110)의 음극탭(112)과 전기적으로 접속될 수 있다. 상기 양극 단자(161)와 상부 케이스(150)사이, 음극 단자(162)와 상부 케이스(150)사이에는 가스켓(154)이 개재되어 상부 케이스(150)의 금속층(150c)과 전극 단자(160)사이를 전기적으로 분리시킬 수 있다.
도 2a를 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩을 도시한 사시도가 도시되어 있고, 도 2b를 참조하면 도 2a의 2b-2b선을 절단한 단면도가 도시되어 있다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 배터리 팩(200)는 다수의 전극 조립체(110)와, 다수의 전극 조립체(110)가 수용된 하부 케이스(220), 하부 케이스(220)의 상단 개구를 밀봉하는 상부 플레이트(130), 상기 상부 플레이트(130)의 상면에서 다수의 전극 조립체(110)를 전기적으로 연결하는 다수의 연결탭(140), 상기 하부 케이스(220)와 결합되는 상부 케이스(150) 및, 상부 케이스(150)를 관통하여 외부로 노출된 전극 단자(160)를 포함한다.
상기 배터리 팩(200)의 전극 조립체(110), 상부 플레이트(130), 연결탭(140), 상부 케이스(150) 및 전극 단자(160)는 도 1a 내지 도 1c에 도시된 배터리 팩(100)과 동일하다. 그러므로 배터리 팩(200)에서 배터리 팩(100)과 상이한 하부 케이스(220)을 위주로 설명하고자 한다.
상기 하부 케이스(220)는 다수의 전극조립체(110)가 수용되기 위한 상단 개구부가 구비된 육면체 형상으로 이루어질 수 있다. 상기 하부 케이스(220)는 서로 마주보는 2개의 장측면(221)과, 2개의 장측면(221)의 양끝단 사이를 연결하는 2개의 단측면(222)과, 2개의 장측면(221)과 2개의 단측면(222)의 밑변 사이를 연결하는 하나의 사각의 바닥면(223)으로 이루어질 수 있다. 또한 하부 케이스(220)의 2개의 장측면(221)과, 2개의 단측면(222) 및 바닥면(223)은 일체형으로 이루어질 수 있다.
상기 하부 케이스(220)는 내부층(220a)과 외부층(220b) 사이에 금속층(220c)이 개재될 수 있다. 상기 내부층(220a)과 외부층(220b)은 플라스틱 소재로 이루어질 수 있다. 즉, 하부 케이스(220)의 2개의 장측면(221)과, 2개의 단측면(222) 및 바닥면(223)은 각각 내부층(220a)과 외부층(220b) 사이에 금속층(220c)이 개재된 복합층으로 이루어질 수 있다.
상기 내부층(220a)은 하부 케이스(220)의 내면을 이루는 층이다. 상기 내부층(220a)은 하부 케이스(220)의 내측에 위치하며, 전해액에 대한 내화학성 특성 및 절연 특성이 높은 플라스틱 재료를 이용할 수 있다. 상기 내부층(220a)은 폴리프로필렌(PP, Polypropylene), 폴리에틸렌(PE, Polyethylene) 및 이의 등가재료를 이용할 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.
상기 외부층(220b)은 하부 케이스(220)의 외면을 이루는 층이다. 상기 외부층(220b)은 하부 케이스(220)의 외측에 위치하며, 외부 환경에 의한 손상을 방지하기 위해서 내스크래치 및 내마모성 특성이 높은 플라스틱 재료를 이용할 수 있다. 상기 외부층(220b)은 폴리우레탄, 폴리카보네이트 및 이의 등가재료를 이용할 수 있으나 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 상기 외부층(220b)에서 2개의 단측면(222)의 외부층(220b)에는 다수의 관통홀(222a)이 구비된다. 즉, 외부층(220b)에 구비된 다수의 관통홀(222a)에 의해 금속층(220c)이 외부로 노출될 수 있다. 이와 같이 금속층(220c)이 외부로 일부 노출되어, 방열 성능을 향상 시킬 수 있다. 또한 관통홀(222a)이 구비되어 금속층(220c)의 방열 성능을 향상시킴으로써 변형을 방지할 수 있으므로, 외부층(220b)과의 사이에 밀착력이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
상기 금속층(220c)은 외부층(220b)과 내부층(220a) 사이에 개재된다. 상기 금속층(220c)은 박막 형태로 금속을 증착(CVD, PVD, ALD)하거나, 겔타입으로 스프레이를 통해 형성하거나, 금속 호일이나 시트를 다중층으로 사출하여 형성할 수 있다. 이와 같은 금속층(220c)은 하부 케이스(220)의 내부층(220a)과 외부층(220b)을 지지하여 강도를 개선할 수 있으며, 수분 및 가스가 이동하는 것을 차단할 수 있다. 또한 상기 금속층(220c)은 관통홀(222a)을 통해 일부가 외부로 노출될 수 있다.
상기 하부 케이스(220)는 내부층(220a)과 외부층(220b)이 플라스틱 소재로 이루어짐으로써 경량화 및 형상 자유화가 가능하다. 또한 하부 케이스(220)는 플라스틱 소재의 내부층(220a)과 외부층(220b) 사이에 금속층(220c)을 개재하여 강도를 보강할 수 있다.
상기 하부 케이스(220)는 외부층(220b)을 중심으로 외부층(220b)의 내면에 금속층(220c)을 형성한 후, 금속층(220c)의 내면을 모두 덮도록 내부층(220a)을 형성할 수 있다. 상기 외부층(220b)과 내부층(220a)은 사출 성형 될 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 또한 하부 케이스(220)는 금속층(220c)이 상단으로 노출되지 않으며, 상단부는 외부층(220b)에 의해 덮여질 수 있다.
또한 하부 케이스(220)는 다수의 전극조립체(110)를 각각 수용하기 위한 셀방(224)을 구비한다. 즉, 하부 케이스(220)는 내부 공간을 개별 셀방(224)로 분리하기 위한 다수의 격벽(225)을 구비한다. 상기 격벽(225)은 상기 하부 케이스(220)의 단측면(222)과 평행하도록 다수개 구비될 수 있다. 상기 셀방(224)에는 전극 조립체(110) 및 전해액(미도시)이 수용될 수 있다. 상기 격벽(225)은 내부층(220a)과 동일하게, 전해액에 대한 내화학성 특성 및 절연 특성이 높은 플라스틱 재료로 이루어질 수 있다. 도 1c에서 격벽(225)을 3개로 도시하고 셀방(224)을 4개로 도시 하였으나, 이는 하부 케이스(220) 내에 수용되는 전극 조립체(110)의 개수에 따라 변경가능하며 본 발명에서 격벽(225) 및 셀방(224)의 개수를 한정하는 것은 아니다.
상기 하부 케이스(220)는 상단부에 외측 방향으로 절곡된 단차부(226)와, 상기 단차부(226)의 끝단으로부터 상부 방향으로 연장된 연장부(227)을 더 포함할 수 있다. 즉, 하부 케이스(220)의 2개의 단측면(222)과 2개의 장측면(221)은 상단부가 외부 방향으로 절곡되어 연장된 단차부(226)와 상기 단차부(226)의 끝단으로부터 상부 방향으로 연장된 연장부(227)를 구비한다. 상기 단차부(226)는 상부 플레이트(130)가 안착되는 영역일 수 있다. 또한 상기 연장부(227)는 상부 케이스(150)의 하단부를 감싸는 영역일 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 배터리 팩을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100, 200; 배터리 팩 110; 전극 조립체
120, 220; 하부 케이스 130; 상부 플레이트
140; 연결탭 150; 상부 케이스
160; 전극 단자

Claims (9)

  1. 다수의 전극조립체;
    상기 다수의 전극조립체를 각각 수용하기 위한 다수의 셀방을 구비하는 하부케이스;
    상기 하부케이스의 다수의 셀방내에 각각 주입된 전해액; 및
    상기 다수의 전극조립체와 상기 전해액이 주입된 상기 하부케이스의 상단 개구를 밀봉하는 상부 플레이트와,
    상기 상부 플레이트를 덮고 상기 하부 케이스의 상단에 조립되는 상부케이스를 포함하며,
    상기 상부케이스 및 하부케이스는 플라스틱으로 이루어진 내부층과 외부층 사이에 금속층이 개재된 것을 특징으로 하고,
    상기 하부케이스의 상단부 상기 금속층은 상기 외부층에 의해 덮이는 것을 특징으로 하며,
    상기 전극조립체는 양극탭 및 음극탭이 동일면에 형성되고 상기 다수의 전극조립체는 직렬 또는 병렬로 전기적으로 연결되며,
    상기 상부케이스 및 하부케이스의 상기 내부층과 상기 외부층은 서로 다른 플라스틱 재료인, 배터리 팩.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부 케이스는 다수의 셀방으로 분리하기 위한 다수의 격벽을 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 다수의 격벽은 플라스틱인 상기 내부층과 동일한 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부 플레이트를 관통하는 상기 다수의 전극 조립체들에서 인접한 전극조립체들의 전극탭들 사이를 각각 전기적으로 연결하는 다수의 연결탭을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 하부케이스는 상부에 외측방향으로 절곡된 단차부와,
    상기 단차부로부터 상부방향으로 연장된 연장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 상부 플레이트는 상기 하부케이스의 상기 단차부의 상면에 안착된 후, 상기 하부 케이스를 밀봉시키는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 하부케이스의 상기 연장부는 상기 상부케이스의 하부를 감싸고, 상기 상부 케이스에 결합된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부 케이스를 관통하여 외부로 노출되며, 상기 다수의 전극조립체와 전기적으로 접속된 전극 단자를 더 포함하며,
    상기 전극 단자는 상기 상부 케이스의 금속층과 전기적으로 분리된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부케이스는 상기 외부층에 구비된 홀에 의해서, 상기 금속층의 일부를 외부로 노출시키는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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